Broadband Semiconductor Laser as a Source in Optical Communication Systems

Abstract

ديودات الليزر المبنية على الخطوط الكمية جذبت ولا تزال تجذب انتباه العديد من الأبحاث والدراسات في السنوات الأخيرة لكونها تمتلك العديد من المميزات التي تجعلها مثالية في العديد من التطبيقات. أحد هذه التطبيقات هو الإشعاع فائق العرض كنتيجة طبيعية للاتجانس الذي تتصف به عملية تكوين الخطوط الكمية. الهدف الرئيسي من هذه الرسالة هو دراسة الليزر المكون من In/InAlGaAs/InP الذي يعتمد على تركيب خط-كمي-في بئر المعدل متعدد الطبقات الذي ينتج درجة إضافية من اللاتجانس كنتيجة للأحجام الغير متساوية في الطبقات المختلفة. هذه الدراسة مبنية على مستويين; مستوى الجهاز ومستوى النظام. على مستوى الجهاز، أجريت تجارب مبدئية خاصة بديودات الليزر من أجل قياس خواص الليزر الأساسية بالإضافة إلى عرض الإشعاع الطيفي تحت عمليات تشغيل نبضية قصيرة. من ثم قمنا بتوسيع منظور الاختبار ليشمل عمليات نبضات تشغيل أطول بالإضافة إلى عمليات التشغيل المستمرة وقارنا تأثيرهم على الإشعاع الطيفي بالإضافة إلى خواص الليزر الأساسية. درجة الحرارة داخل الوسط الفعال الخاص الليزر تلعب دوراً حيوياً في العديد من الظواهر الكمية التي تؤثر على توزيع نواقل الشحنات داخل الوسط الفعال. من أجل ذلك اختتمنا دراسة مستوى الجهاز بالقيام بدراسة العوامل المرتبطة بدرجة الحرارة والأبعاد الهندسية والتيار الكهربائي المضخ لليزر على الإشعاع الطيفي الخاص بالليزر. هذه النتائج استخدمت بعد ذلك من أجل تحسين العوامل التشغيلية والبيئية المختلفة التي حققت تطبيقاً ناجحاً لليزر الخطي الكمي في نظام اتصالات ضوئي يعتمد على تضمين الإيقاف والتشغيل (On-Off-Keying). تشير النتائج إلى أن المعدل الأقصى الذي تمكنا من تحقيقه بنجاح هو 20 جيجابت في الثانية فيما أن معدل نقل البينات الاقصى الخالي من الأخطاء هو 10 جيجابت في الثانية. بعد ذلك تم القيام بعملية نقل البيانات بنجاح من خلال ليف ضوئي طوله 10 كم فيما أن طول الليف الضوئي الاقصى الذي يمكن أن تتم عليه نقل عملية الاتصال بنجاح مقدر بـ35 كم والطول الذي يضمن الخلو من الأخطاء مقدر بـ20 كم على معدل 5 جيجابت في الثانية.